潜射导弹运载器空中热分离建模与仿真

针对潜射导弹垂直发射运载器空中热分离问题,建立了轴向弹射分离模型和弹器联合体空中运动数学模型,以内弹道计算为切入点,对内外弹道进行耦合求解。基于燃气节流孔直径不同的3种分离方案,仿真研究了弹器空中分离运动特性,确定了导弹最终运动状态和最佳分离方案。该仿真结果可作为导弹进入气动飞行控制模式初始条件,为潜射导弹全弹道规划提供重要依据。     

考虑气动干扰的导弹内埋式发射弹道研究

针对导弹从内埋武器舱发射后受到复杂气动干扰对初始弹道和自控终点散布产生影响的问题,研究了计算流体力学(CFD)与六自由度方程联合数值仿真方法,建立了载机和导弹的计算模型,编写了弹道程序,基于动网格技术,准确模拟了导弹的运动过程,获得了在发射初始无控段导弹的受力、位移和姿态角等参数,并为有控弹道自控终点散布仿真提供初始条件。仿真结果表明,气动干扰对内埋导弹发射后初始弹道和自控终点纵向、侧向散布影响明显。该研究可解决导弹气动与运动紧密耦合的问题。     

一体化弹丸脱壳数值仿真研究

一体化弹丸的弹体、弹托的连接方式和结构参数直接影响着其脱壳进程,进而影响其飞行稳定性和效能。为研究一体化弹丸膛口初始弹道的行为状态,建立了一体化弹丸脱壳流场模型,基于流体力学控制方程和外弹道六自由度(6DOF)运动方程,在Fluent中利用光顺法和局部重构法的动网格技术,对一体化弹丸的弹托在空气动力作用相对于弹体分离的流场进行了数值模拟,得到了在整个过程中流场分布和相关的气动参数。该仿真结果为一体化弹丸的结构设计提供参考。     

复杂流场环境下导弹适配器分离仿真方法研究

以某箱式垂直发射导弹为背景,开展了导弹在考虑燃气流引射流场作用下的适配器分离仿真方法研究。利用燃气流仿真提取四组适配器在发射箱口的引射作用流场环境,并开展适配器风洞试验,获取在高风速(类引射流场)下的适配器气动参数。建立了导弹运动、适配器分离运动、翼面展开运动三个运动体的数学模型,采用三维实体运动干涉算法定量得到适配器分离过程与弹上关键部件:舵面、安定面、弹翼等的三维位置关系,分析了引射流场发射环境中的适配器分离规律,得到真实热发射流场下适配器的分离特性。     

稀薄气体效应对常规布局导弹气动特性的影响

导弹气动特性是准确预测弹道的前提条件,也是衡量导弹射程的重要依据。在稀薄大气飞行环境下,连续介质假设的前提条件已不再成立,其对应的计算方法无法获得准确的气动参数。通过对常规布局导弹进行建模,利用基于介观的格子Boltzmann方法计算导弹在稀薄大气条件下的气动参数,并与连续介质假设条件下获得的气动参数进行对比。通过计算导弹的高空弹道,发现稀薄气体效应虽在一定程度上改变了导弹气动特性,但对准确预测高空弹道的影响很小。     

THAAD导弹助推段大机动弹道仿真及研究

针对美国THAAD导弹在发射初期所进行的大机动飞行,从能量管理的角度分析了其弹道设计的作用,并从气动特性、弹道建模、参数分析等方面展开了较为系统的研究。首先使用流体力学分析软件计算出导弹的气动特性,并建立了螺旋弹道几何模型,通过计算不同螺旋半径下导弹的侧滑角变化,为螺旋半径的选取范围提供依据;然后针对助推段弹道进行批量仿真,采用总攻角计算气动阻力;最后分析了导弹在不同的螺旋半径下所具有的能量耗散作用。仿真结果表明,THAAD导弹发射初期采用大机动飞行的能量耗散作用最大可以达到80%左右。     

稠密大气层内火箭头罩动态分离过程数值模拟

利用弹簧近似和网格局部重构相结合的非结构动网格技术,耦合求解Euler方程及6DOF弹道方程,时间方向采用四步Runge-Kutta方法,空间方向采用改进的Barth和Jespersen通量限制器的通量矢量分裂方法,数值模拟稠密大气层内、超声速飞行状态下、内部有冲压发动机的火箭头罩分离动力学过程.研究结果表明,头罩开启过程中,高动压会产生严重的气动力扰动;头罩脱离火箭进入自由飞行状态以后,分离过程中气动力比惯性力大几个数量级,导致头罩的运动特性完全由气动力控制,姿态变化剧烈,分离存在很大风险;采用质心后移分离方案可行.     

迎角对导弹初始弹射弹道的影响

针对导弹发射的机弹分离过程存在较大不稳定性问题,通过求解流体动力学方程组和刚体六自由度运动方程,仿真分析了迎角对空空导弹初始弹射弹道的影响。参照美国阿诺德工程发展中心开展的一项使用标准机翼/挂架/带舵外挂物模型的捕获轨迹法试验,建立了相似的几何仿真模型并进行了数值计算。通过数值计算结果与文献［29］中风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算方法的可行性;采用该方法计算和分析了四代战机在不同迎角下内埋弹射空空导弹的初始弹道。结果表明：在超声速条件下,迎角变化对导弹初始弹射阶段的六自由度运动有明显的影响;随着迎角的增大,导弹俯仰运动更剧烈、横滚角度更大、偏航角度更小,机弹分离的速度明显下降、分离的安全性逐渐降低。     

亚音速飞行器往复式滑翔增程弹道设计

为增加亚音速巡航导弹的有效航程,提出一种往复式滑翔增程弹道方案。基于已有的气动参数建立水平直飞巡航弹道与往复式滑翔巡航弹道模型,对比分析2种弹道方案的有效航程及其特性,从能量守恒角度出发研究往复式滑翔的增程原理。进一步研究初始飞行马赫数、初始弹道倾角以及初始飞行高度对往复式滑翔弹道增程特性的影响。研究结果表明:往复式滑翔弹道能够有效增加导弹航程,相比于常规水平直飞弹道的最大飞行距离,往复式滑翔弹道的增程效率达到100.42%; 在往复式滑翔弹道能够成功的前提下,初始飞行马赫数越大,初始弹道倾角越小,初始飞行高度越低,往复式滑翔弹道的增程效率越明显。     

初始分离条件对航弹与载机分离安全性影响的数值模拟研究

为研究投放条件对航弹与载机分离安全性的影响,采用非定常计算流体力学数值模拟方法和动网格技术,同时耦合求解六自由度弹道方程,对航弹与载机的分离过程进行模拟。给出载机在不同飞行马赫数、攻角、侧滑角、飞行高度及航弹在不同初始下抛速度、角速度条件下,航弹从载机投放后的分离轨迹和姿态变化规律,研究了这些因素对分离安全性的影响。研究结果表明：初始分离过程中载机对航弹有很强的气动干扰,对航弹的气动特性、分离轨迹及弹体姿态影响很大;随着分离马赫数、投放攻角增大,载机对航弹的气动干扰增强,航弹的分离安全性变差;对于挂载于左侧机翼下的航弹,一定的负向侧滑角有利于弹体与载机安全分离;飞行高度越高,越有利于航弹与载机安全分离;一定的初始下抛速度和适当的下抛初始角速度有利于安全分离。     

乘波外形导弹弹道特性分析与优化设计

采用试验设计和CFD方法,分析了钝化后乘波外形导弹的气动性能,建立了乘波外形导弹的空气动力响应面模型,详细分析了弹道初始条件和发动机推力对跳跃式弹道特性和飞行轨迹的影响.在弹道特性分析的基础上,建立了乘波外形导弹跳跃式弹道优化模型,运用多目标粒子群算法对跳跃式弹道进行了优化设计.结果表明,弹道特性和飞行轨迹主要受弹道初始条件的影响;根据设计人员对弹道性能指标的要求,采用多目标粒子群算法求取最优方案弹道的方法是可行的.     

潜艇垂射导弹出筒姿态的研究

导弹出筒姿态是影响全系统性能的重要因素.通过建立潜射导弹动力学模型,研究了艇速、适配器刚度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态参数的影响.数值解析结果表明,增大艇速会使导弹的承受载荷变大,出筒姿态恶化;提高适配器的刚度可以有效减小弹体出筒时的俯仰角度以及角速度.     

箱式发射导弹适配器

介绍了箱式发射技术中导弹适配器的作用、适配器的材料和结构以及三者之间的关系．重点介绍了国内外箱式发射导弹适配器的结构，并对适配器的两种不同安装方式即安装在发射箱内表面和安装在导弹外表面进行了比较．最后指出了性能优良的适配器设计是由适配器的材料和结构以及导弹发射平台等多种因素所共同决定的．     

反坦克导弹近距离顶攻弹道设计

针对反坦克导弹近距离顶攻存在的弹道落角不足问题,分析了在弹道初始段加入推力矢量控制对飞行弹道的影响,并对气动力/推力矢量控制的近距离顶攻飞行弹道进行分析,设计了一种基于弹目视线角速度和弹目视线角的制导律,保证在全射程内的落角要求.仿真结果表明,所提出的制导律充分利用了推力矢量特性,提高了导弹的机动性能,在导弹的全射程内都能保证较大的落角,是一种可行的方案.     

潜射导弹空中分离运动建模与仿真

针对运载器热分离方案要求,建立了轴向弹射分离模型和弹器联合体空中运动数学模型,以内弹道计算为切入点,对内外弹道进行耦合求解;基于燃气节流孔直径不同的3种分离方案,仿真研究了弹器空中分离的运动特性.仿真结果表明,在导弹允许最大过载的限制下,燃气节流孔直径为0.1 m的分离方案是最佳安全分离方案;弹器分离后,导弹空中运动状...     

大气层外弹道导弹中段拦截弹道规划

为解决反导拦截弹道快速规划问题,依据椭圆弹道理论与二体理论提出一种弹道导弹中段拦截弹道规划模型。在获取目标弹道某一时刻初始位置和速度状态信息基础上,利用椭圆弹道理论建立目标飞行位置与飞行时间的关系,实现对遭遇点位置信息的预测;根据拦截弹发射点位置以及预测遭遇点位置,利用Lambert方程在飞行时间的约束下解算拦截弹的状态信息,从而建立拦截弹的弹道规划模型;使用MATLAB软件仿真验证拦截弹规划模型的有效性。该模型为中段拦截弹道规划设计提供了一种思路和方法,并且在相应的约束条件下规划的拦截弹道在理论上能够满足中段反导拦截作战要求。     

飞航导弹武器系统软杀伤效能评估体系研究

从飞航导弹作战过程中的软杀伤对抗出发，对软杀伤效能进行了初步分析，确定了飞航导弹软杀伤效能评估的主要研究内容和评估指标．提出了利用导弹飞行数字仿真技术，通过软杀伤弹道仿真评估软杀伤效能的思路，并为一些顶层的典型效能指标建立了初步的解析评估模型．